Alibaba Cloud CDN 소개 및 구성, 퍼포먼스 튜닝 튜토리얼 (타사 CDN과의 퍼포먼스 비교)

이 포스트는 Alibaba Cloud CDN 서비스에 대한 설명, 구성 방법, 타사와의 퍼포먼스 비교로 이루어져 있습니다. 본 포스트를 통해 Alibaba Cloud CDN에 대한 궁금증을 해결하실 수 있습니다.

1. Alibaba Cloud CDN 소개

1.1 Intro

Alibaba Cloud CDN은 전 세계적으로 분산된 엣지 노드로 구성된 가상 네트워크입니다.

이 서비스를 사용하여 다양한 지역, 시나리오의 웹 사이트에 대한 콘텐츠 전달을 가속화할 수 있습니다.

Alibaba Cloud CDN은 전 세계적으로 분산된 2,800개 이상의 에지 노드를 제공합니다. 이 중 2,300개 이상의 노드가 중국 본토의 31개 성 지역에 분포되어 있으며 500개 이상의 노드가 홍콩(중국), 마카오(중국), 대만(중국)을 포함한 70개 이상의 국가 및 지역에 분포되어 있습니다. 또한 이 서비스의 대역폭 총량은 최대 150Tbit/s에 달합니다.

Alibaba Cloud CDN은 오리진 서버에서 전 세계적으로 분산된 엣지 노드로 리소스를 캐시합니다. 사용자는 오리진 서버 대신 가장 가까운 엣지 노드에서 리소스를 검색할 수 있습니다. 이 메커니즘으로 콘텐츠 전달을 가속화하고 오리진 서버의 로드를 줄일 수 있습니다.

1.2 장점

Alibaba Cloud CDN서비스를 이용하여 Static, Dynamic 콘텐츠를 모두 가속화 할 수 있습니다. 또한 Alibaba Cloud CDN은 아래 같은 많은 장점을 지니고 있습니다.

광범위하게 분산된 노드: Alibaba Cloud CDN은 클라이언트와 동일한 인터넷 서비스 공급자(ISP)에 속하는 가장 가까운 노드로 요청을 리디렉션합니다. 이 메커니즘으로 장거리 콘텐츠 전송을 가속화하고 ISP 간 콘텐츠 전송을 위한 네트워크 대기 시간을 줄일 수 있습니다.
확장이 용이한 리소스: Alibaba Cloud CDN은 리소스 확장성과 서비스 가용성을 보장하기 위해 전 세계적으로 분산된 2,800개 이상의 엣지 노드를 제공합니다.
스케줄링: Alibaba Cloud CDN은 엣지 노드의 상태를 실시간으로 모니터링하고 클라이언트 위치 및 ISP를 기반으로 스케줄링 시스템이 선택한 최적의 노드로 요청을 리디렉션합니다. 이것은 네트워크의 가속도를 향상시킵니다.
영리한 연결: Alibaba Cloud CDN은 프로토콜, 커넥션 최적화와 같은 최적화 전략을 사용하여 특히 불안정한 네트워크에서 네트워크 대기 시간을 줄이고 콘텐츠 전달을 가속화합니다.
IT 비용 절감: 에지 노드는 컴퓨팅, 대역폭 및 연결 리소스를 제공합니다. 이를 통해 IT 비용을 대폭 절약할 수 있습니다.
고대역폭 용량: Alibaba Cloud CDN서비스로 최대 150Tbit/s의 대역폭을 활용할 수 있습니다.
표준화된 API: Alibaba Cloud CDN API를 이용하여 외부 시스템과의 쉬운 연결을 지원합니다.

1.3 CDN, DCDN 서비스 비교

CDN : Static 콘텐츠의 전달을 가속화하고 Dynamic 콘텐츠에 대한 요청을 오리진 서버로 리디렉션합니다. Alibaba Cloud CDN은 높은 대역폭이 필요하고 많은 양의 네트워크 트래픽을 처리해야 하는 시나리오에 적합합니다.

Cache expiration 규칙에 따라 콘텐츠를 캐시할 수 있는 2,800개 이상의 엣지 노드를 제공합니다.
오리진 서버의 Load Balancing을 조정하고 가중치를 기반으로 오리진 서버에 요청을 분산합니다.
가장 가까운 노드에서 클라이언트로 콘텐츠를 전달하기 위해 엣지 노드에 이미지 및 비디오와 같은 Static 콘텐츠를 캐시합니다.
애플리케이션 계층: HTTP, HTTPS 및 QUIC(Quick UDP Internet Connections)
네트워크 계층: IPv4 및 IPv6

DCDN : Dynamic 콘텐츠 또는 Dynamic, Static 콘텐츠 두가지 동시의 전달을 가속화합니다.

Dynamic 콘텐츠 전달 가속화 : POST 요청과 같은 일부 요청에서 요청한 콘텐츠가 엣지 노드에 캐시되지 않은 경우 엣지 노드는 요청을 오리진 서버로 리디렉션하여 지능형 스케줄링 시스템을 기반으로 콘텐츠를 검색합니다. 시스템은 리디렉션을 위한 최적의 경로를 검색합니다.
Dynamic 및 Static 콘텐츠 두가지 동시의 전달 가속화: Static 및 Dynamic 콘텐츠를 지능적으로 식별합니다. Static 콘텐츠는 엣지 노드에 캐시됩니다. 사용자는 가장 가까운 엣지 노드에서 캐시된 Static 콘텐츠를 직접 검색할 수 있습니다. Dynamic 콘텐츠에 대한 요청은 지능형 스케줄링 시스템이 선택한 최적의 경로를 통해 오리진 서버로 리디렉션됩니다.
애플리케니션 계층: HTTP, HTTPS, 및 WebSocket
전송 계층: TCP 및 UDP
네트워크 계층: IPv4 및 IPv6

2. Architecture

Scheduling system : 스케줄링 시스템은 정책 센터를 제공하고 DNS(Domain Name System) 확인, HTTP DNS 및 302 리디렉션을 지원합니다. 클라이언트가 요청을 보낸 후 요청은 DNS에 의해 확인된 다음 스케줄링 시스템에서 처리됩니다.
Link quality system : 링크 품질 시스템은 모든 노드와 링크의 부하 및 상태를 실시간으로 모니터링하고 모니터링 데이터를 스케줄링 시스템에 전송합니다. 그 이후 스케줄링 시스템은 ISP(Internet Service Provider) 및 요청 지역과 같은 IP 주소 정보를 기반으로 요청에 대한 최적의 액세스 포인트를 제공합니다.
Caching system : 캐싱 시스템은 사용자 접속 요청을 엣지 노드로 리디렉션합니다. 요청한 리소스가 이미 엣지 노드에 캐시되어 있으면 리소스가 클라이언트에 직접 반환됩니다. 요청된 리소스가 L1 또는 L2 노드에 캐시되지 않은 경우 요청은 리소스를 검색하기 위해 오리진 서버로 리디렉션됩니다. 그런 다음 검색된 리소스가 클라이언트로 반환되고 엣지 노드에 캐시됩니다. 후속 요청은 엣지 노드에서 리소스를 직접 검색할 수 있습니다. Alibaba Cloud CDN은 다단계 캐시 계층 구조를 사용하여 콘텐츠 전달을 가속화하고, back to origin 프로세스에서 소비하는 대역폭 리소스의 양을 줄입니다.

3. CDN 구성을 위한 Check List

CDN을 구성할 때 현재 서비스에 대한 분석을 사전 진행해야합니다. 사전 분석은 아래 체크 리스트를 참조할 수 있습니다.

연결 사이에서 LB나 Sticky Session을 사용하는가? 사용한다면 어떤 종류의 LB(Alteon, Foundry, etc.) 와 어떤 로직의 Sticky(round robin with IP, SSL session, or Cookie stickiness?)를 사용하는가?
연결하는 도메인은 HTTP/HTTPS를 사용하는가?
연결하는 도메인은 무엇이며 Origin Server의 지역은 어디인가?
Hostname은 다른 종류의 DNS record(such as MX)를 가지고 있는가?
SSL을 사용하지 않는 도메인과 SSL을 사용하는 도메인이 서로 다른가?
Top Level Domain을 연결하는가? (like example.com)
Caching을 설정할 Contents에 비밀번호 같은 보호가 필요한 정보가 포함되는가?
연결하는 사이트에 별도의 Redirection 정책이 적용되는가?
연결하는 사이트에 authentication 혹은 authorization(cent-auth, WAF, origin white list etc.) 정책이 적용되는가?
연결하는 사이트에 개인정보가 저장되는가? 혹은 개인정보가 포함되면 안되는 서비스인가?
연결되는 Contents의 형태는 Static(이미지, 텍스트, 비디오 등)인가? Dynamic(Script, POST/GET Method 등)인가? 혹은 둘 다인가?

4. Alibaba Cloud CDN 설정

Alibaba Cloud CDN 설정을 위한 단계는 크게 아래의 5단계로 이루어집니다.

Alibaba Cloud CDN 사용을 위해 활성화
가속화할 Domain name을 활성화된 Alibaba Cloud CDN에 추가
Cache Expiration에 대한 설정 추가
설정된 Domain name이 정상적으로 가속화 되는지 확인
Domain을 위한 CNAME 추가

이 절차대로 Alibaba Cloud CDN 설정하는 방법을 아래 가이드에서 참조할 수 있습니다.

4.1 가입한 International 계정에 CDN Activate 설정

좌측 상단의 메뉴 패널 선택 -> Alibaba Cloud CDN 클릭

4.2 CDN 콘솔 접속

콘솔에 정상적으로 접근이 되는지 확인 후 좌측 패널의 Domain Name 클릭

4.3 테스트할 Domain Name 추가

Domain Names 화면에서 Add Domain Name 클릭

Domain Name to Accelerate : 테스트할 Domain Name을 입력합니다. 이 곳에는 Subdomain이나 wildcard domain을 사용할 수 있습니다.

Wildcard Entry를 사용하실 경우 몇가지 추가 설정이 필요합니다. 해당 내용은 링크에서 확인하실 수 있습니다. https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/40103.htm

Business Type : CDN으로 기본적으로 수행할 작업 타입을 설정합니다.
- Image and small file distribution : 작은 사이즈의 정적 컨텐츠를 가속화할 때 사용
- Large file distribution : 20MB가 넘는 큰 사이즈의 정적 컨텐츠를 가속화 할 때 사용
- On-demand audio and video streaming : 오디오나 비디오 컨텐츠를 가속화 할 때 사용
- DCDN : Dynamic 컨텐츠를 가속화할 때 주로 사용 (해당 기능을 사용하시려면 추가 설정이 필요합니다.)
Region : 가속화에 사용할 CDN Node의 리전 선택
- Mainland China Only : 중국 본토에 배포된 CDN Node 사용시 선택
- Global : 중국을 포함한 전 세계에 배포된 가장 가까운 CDN Node 사용시 선택 (ICP Filling 필요)
- Global (Excluding Mainland China) : 중국을 제외한 나라에 배포된 가까운 CDN Node 사용시 선택
Add Origin Server : 리소스가 CDN Node에 의해서 Cache가 안되었을 시, Redirect를 수행할 Origin Server 설정

4.4 Origin Server 추가

Origin info : Origin server의 정보를 입력
- OSS Domain : Alibaba Cloud에서 제공하는 Object Storage service의 public endpoint를 입력
- IP : Origin server의 Public IP 입력
- Site Domain : Origin Server의 domain name 입력
- Function Compute Domain : 사용 중인 Alibaba Cloud 계정에 속해있는 Function Compute domain name 입력
Priority : 다수의 Origin server를 입력했을 시의 Primary/Secondary 선택
Weight : Redirect할 Origin server들의 Weight 설정, 1-100까지 설정 가능하며 높은 숫자일 수록 많은 양의 request를 처리
Port : Origin Server로 접속할 Port 입력, Custom port를 사용할 시 Ticket 처리 필요

4.5 Cache Rule 설정

Domain Name 설정 후 Next 클릭, Cache Rule 설정 화면 접속

Cache Expiration : CDN node에 캐싱될 정적 컨텐츠에 대한 TTL을 설정
Parameter Filtering (Retain Specified Parameters) : CDN node의 Hash key를 생성할 때 URL에 포함된 (?)마크에 따라오는 파라미터를 유지할 때 사용
Parameter Filtering (Delete Specified Parameters) : CDN node의 Hash key를 생성할 때 URL에 포함된 (?)마크에 따라오는 파라미터를 삭제할 때 사용
Bandwidth Cap : Bandwidth의 상한선 설정시 사용, 본 기능은 CloudMonitor를 기반으로 사용하여 해당 기능에 대한 Authorize 필요

4.6 CDN Performance 증가를 위한 기본 Optimization

HTML Optimization : HTML/CSS/JavaScript에 포함된 comment/duplicate white spaces 등에 대해 Optimization 수행
Object Chunking : 주로 매우 큰 사이즈의 파일을 전송할 때 사용 (세부 내용은 링크 참조 가능 https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/27129.htm )
Intelligent Compression : Gzip을 사용하여 정적 파일 컨텐츠를 압축 / 파일의 사이즈 축소

4.7 CDN에 설정된 Domain Name 확인

CDN 설정 이후 가속화된 URL인 CNAME을 확인할 수 있습니다. 이 CNAME을 다음 단계인 DNS 설정을 위해 Note합니다.

Domain Names > copy the CNAME

참조 : https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/208994.htm

4.8 CName 설정 : Alibaba Cloud DNS를 사용할 경우

만약, 서비스 접속을 위한 경로 중 DNS를 알리바바 클라우드의 DNS를 사용한다면 아래 절차대로 CNAME 설정이 필요합니다.

DNS 콘솔 > Manage DNS (등록된 도메인 선택) > DNS Setting > Add Record

Type : CNAME 선택
Host : 실제 유저가 접속할 URL 입력
ISP Line : 사용할 ISP Vendor 선택
Value : 위의 CDN 설정에서 노트한 CNAME value 입력

5. Alibaba Cloud CDN 퍼포먼스 튜닝 가이드

보통 기업에서 CDN을 사용할 때, 설정된 값 그대로를 사용하지 않습니다. 구성된 서비스에 따라 퍼포먼스를 증가시키기 위해 아래 여러가지 퍼포먼스 튜닝 가이드를 참조할 수 있습니다.

5.1 Cache expiration rule 설정

CDN에 Caching될 Contents의 TTL을 설정합니다. 이 값이 너무 짧으면 back-to-origin 프로세스가 자주 발생하여 퍼포먼스가 떨어질 수 있으며 너무 길면 CDN의 캐시가 낭비될 수 있습니다.

Alibaba Cloud CDN Console > Domain Names > Manage > Cache > Cache Expiration > Cache Rule 선택
- Type : Directory
- Object : / (Root에 Contents를 설정하지 않을 경우 변경이 필요합니다)
- Expire in : 보통 3600s나 그 이상으로 설정합니다. (요구사항에 맞게 설정 부탁드립니다.)

참조 : https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/27136.htm

만약 테스트 중 아래와 같이 일정한 주기로 Jitter가 발생한다면 거의 TTL이 너무 짧은 이슈일 가능성이 큽니다. 이럴 경우 Cache Rule에서 Expire time을 늘려주면 이슈를 해결할 수 있습니다.

Alibaba Cloud CDN Console > Domain Names > Manage > Cache > Cache Expiration > Cache Rule - Expire in : 31536000s

5.2 URL Parameter 삭제 설정

접속할 URL에 Parameter나 cache key를 제거/유지하여 Hit rate와 back-to-origin에 대한 트래픽을 줄이기 위한 설정입니다.

Alibaba Cloud CDN Console > Domain Names > Manage > Optimization > Parameter Filtering (Delete/Retain Specified Parameters) > Modify 선택 후 아래 붉은색 가이드에 따라 설정

참조 : https://www.alibabacloud.com/help/doc-detail/210953.htm

5.3 Intelligent compression

지능형 압축 기능을 활성화하면 Alibaba Cloud CDN이 자동으로 텍스트 파일을 Gzip 파일로 압축합니다. 이렇게 하면 파일 크기가 줄어들고 콘텐츠 전달이 빨라지며 대역폭 사용량이 줄어듭니다.

지원 포멧: text/xml, text/plain, text/css, application/javascript, application/x-javascript, application/rss+xml, text/javascript, image/tiff, image/svg+xml, application/json, application/xml.

Alibaba Cloud DNS 콘솔 > Domain Names > Domain 선택 > Optimization > Intelligent Compression True 선택

5.4 Brotli compression

Brotli는 오픈 소스 압축 알고리즘입니다. Brotli 압축 기능을 활성화하면 텍스트 파일이 사용자에게 반환되기 전에 Brotli 파일로 압축됩니다. 이렇게 하면 파일 크기가 줄어들고 콘텐츠 전달이 빨라지며 대역폭 사용량이 줄어듭니다.

Brotli는 무손실 압축기법으로 LZ77 알고리즘의 최신 변형 조합입니다. Gzip과 비교되는 압축기법의 하나로 장점은 Dictionary를 사용해서 전체 키워드가 아닌 키만 전송합니다. 일반적으로 gzip보다 압축률이 높습니다.

Alibaba Cloud DNS 콘솔 > Domain Names > Domain 선택 > Optimization > Brotli Compression True 선택

그 밖에 Image editing, SSD priority 설정, protocol stack 최적화 등의 튜닝 작업을 진행할 수 있습니다.

6. Alibaba Cloud CDN 테스트 결과

Alibaba Cloud CDN의 성능을 타사의 CDN과 바교하기 위하여 약 450K, 2.7M 크기의 2개의 이미지를 Alibaba Cloud CDN(Green), A CSP CDN(Red), B vendor(Blue) 3개의 존에 올려두고 cacti 를 통해 CDN 퍼포먼스 테스트를 진행했습니다.

튜닝은 기본 TTL 설정만 적용한 값입니다.

B vendor의 CDN은 Connection_time과 Delivery_time에서 매우 느린 수치를 확인할 수 있으며 A CSP의 CDN, Alibaba Cloud CDN은 두 metric에서 매우 빠른 수치를 기록했습니다.

또한 용량이 작은 이미지에서는 타 벤더의 CDN보다 Alibaba Cloud CDN이 안정적인 퍼포먼스를 제공했다는 것을 확인할 수 있습니다.

Connection/Delivery Time : Alibaba Cloud CDN, A CSP CDN > B Local vendor
안정성(jitter 유무) : Alibaba Cloud CDN > A CSP CDN, B Local vendor

Compression, Parameter 튜닝을 진행하면 더 빠른 퍼포먼스를 기록할 수 있으나 테스트의 공정성 관점에서 기본 Cache TTL 설정만 진행했습니다.

7. 결론

B2C서비스를 하는 기업에서 고객에게 제공하는 서비스의 품질 향상을 고민하는 것은 그 어떤 과제보다도 최우선일 것입니다.

그 과제 중 웹 환경의 서비스를 제공하는 기업에서는 CDN은 필수 구성 요소입니다.

Alibaba Cloud에서는 뛰어난 퍼포먼스와 안정성을 보장하는 CDN 서비스를 세계 각 기업에게 제공하고 있습니다. 또한 타 벤더에 비해서 비용 효율적인 구조를 지니고 있어 고객에게 높은 수준의 가성비 제품으로서 만족의 피드백을 받고있습니다.

만약 사내에서 CDN을 검토하고 계시다면, Alibaba Cloud CDN의 높은 성능과 안정성을 경험해보시기 바랍니다.

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